CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA -UniCEUB CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO GABRIEL SANTOS DE FREITAS

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA -UniCEUB CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO GABRIEL SANTOS DE FREITAS DISPOSITIVO ELETRÔNICO COM SENSOR DE DISTÂNCIA PARA AUXÍLIO NA APRESENTAÇÃO DE DATASHOW DE DOCUMENTOS EM AMBIENTE VIRTUAL Orientadora: MSc. Maria Marony Sousa Farias Nascimento Brasília Junho, 2011

2 GABRIEL SANTOS DE FREITAS DISPOSITIVO ELETRÔNICO COM SENSOR DE DISTÂNCIA PARA AUXÍLIO NA APRESENTAÇÃO DE DATASHOW DE DOCUMENTOS EM AMBIENTE VIRTUAL Trabalho apresentado ao Centro Universitário de Brasília (UniCEUB) como pré-requisito para a obtenção de Certificado de Conclusão de Curso de Engenharia de Computação. Orientadora: MSc. Maria Marony Sousa Farias Nascimento. Brasília Junho, 2011

3 GABRIEL SANTOS DE FREITAS DISPOSITIVO ELETRÔNICO COM SENSOR DE DISTÂNCIA PARA AUXÍLIO NA APRESENTAÇÃO DE DATASHOW DE DOCUMENTOS EM AMBIENTE VIRTUAL Trabalho apresentado ao Centro Universitário de Brasília (UniCEUB) como pré-requisito para a obtenção de Certificado de Conclusão de Curso de Engenharia de Computação. Orientadora: MSc. Maria Marony Sousa Farias Nascimento. Este Trabalho foi julgado adequado para a obtenção do Título de Engenheiro de Computação, e aprovado em sua forma final pela Faculdade de Tecnologia e Ciências Sociais Aplicadas - FATECS. Prof. Abiezer Amarilia Fernandez Coordenador do Curso Banca Examinadora: Prof. Maria Marony, Mestre em Engenharia Elétrica Orientadora Prof. Luis Cláudio Lopes de Araújo, Mestre em Matemática Pura Instituição Prof. Thiago de Miranda Leão Toríbio, Mestre em Física Teórica Instituição

4 AGRADECIMENTOS abençoando. A Deus, pela Sua eterna e constante presença em nossas vidas, nos protegendo e A minha família, meu pai Octávio, minha mãe Mariângela, minha irmã Carolina, meus familiares e minha namorada Nathália, por todo apoio, carinho, cuidado, paciência, compreensão e atenção que eu poderia precisar e desejar. Aos meus amigos, que sempre estiveram comigo desde o ensino fundamental e médio, pela amizade, companheirismo e atenção. Aos meus novos amigos de faculdade que entraram junto comigo, em especial ao Alcides Rafael, Bruno Passos, Guilherme Silva, Gustavo Suzukawa, Jean Matheus, Rafael Alfarone e Samyr Alves e às minhas amigas Camilla Cristine, Vanessa Miranda. Também aos meus amigos de faculdade Leonardo Lima, Vinicius Tonhá, Thiago Alencar, Marco Aurélio, Reinaldo Oliveira por toda ajuda e amizade nesses cinco anos de faculdade. Ao aluno José Carlos que sempre apoiou e ajudou no laboratório. Ao meu amigo Guilherme da Costa Silva pela criação de alguns desenhos nas ferramentas VISIO e AutoCAD. À minha orientadora, professora Maria Marony Sousa Farias, pela orientação, atenção e conhecimentos indispensáveis na realização e conclusão deste trabalho. Aos meus professores pela orientação, ensinamentos e ajuda e principalmente pelo conhecimento indispensável para a minha formação. Agradecer também aos professores Luis Cláudio, Thiago e Javier pelas orientações na banca e no projeto final.

5 A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original. Albert Einstein

6 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... 8 LISTA DE TABELAS RESUMO ABSTRACT CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO Motivação e Posicionamento Visão Geral do Projeto Objetivo do Trabalho Estrutura da Monografia CAPÍTULO 2 CENÁRIO ATUAL Contexto Geral do Problema Tecnologias Existentes CAPÍTULO 3 REFERENCIAL TEÓRICO E TECNOLÓGICO Sensor Sensores Ópticos Sensores Ópticos por Retrorreflexão Sensor Infravermelho de Distância SHARP GP2D Microcontroladores Microcontrolador ATmega328P... 29

7 3.2.2 Placa Arduino Duemilanove Conexão USB Software Gobetwino Programação Wiring CAPÍTULO 4 MODELO PROPOSTO Apresentação do Modelo Proposto Diagrama Esquemático do Protótipo do Projeto Hardware e Software do Modelo Proposto Configuração do Gobetwino Configuração do Gobetwino com Arduino Conexão do Sensor ao Microcontrolador Calibração do Sensor em Programação Execução do Processo Funcionamento do Sensor junto ao LED do microcontrolador Funcionamento do Sensor junto ao Sistema Análise dos Valores do Vetor Envio do Comando ao Computador CAPÍTULO 5 APLICAÇÃO DO MODELO PROPOSTO Aplicação do Protótipo Proposto Descrição da Aplicação do Protótipo Resultados do Projeto Resultados Esperados Resultados Obtidos Comparação entre Resultados Esperados e Obtidos Custos do Projeto... 62

8 CAPÍTULO 6 CONCLUSÃO Conclusões Acerca do Projeto Sugestões de Futuros Projetos REFERÊNCIAS APÊNDICE A APÊNDICE B... 75

9 LISTA DE FIGURAS Figura Esboço do suporte que serve para alocar os componentes e conectá-los Figura Aparelho Logitech Professional Presenter R Figura Aparelho RF Wireless Laser Pointer Presentation Device Figura Sensor Óptico por Retrorreflexão Figura Sensor de Distância com feixe refletido Figura Área ativa (Active Detector Area) que receberá o posição do ponto luminoso e passará para um processador Figura Sensor SHARP GP2D Figura Diagrama de blocos do sensor Figura Dimensões do sensor Figura Pinos de conexão do sensor Figura Relação da tensão de saída pela distância Figura Placa Arduino Duemilanove com ATmega328P Figura Tela inicial do Software Gobetwino Figura Abas adjacentes à aba Setting da tela inicial do Software Gobetwino, Mail e Serial Port Figura Aba Commands da tela inicial do software Gobetwino Figura 4.1 Processos necessários para funcionamento do sistema Figura Ilustração do diagrama esquemático do projeto físico Figura Comparação dos valores sem o objeto e com o objeto em uma posição fixa, respectivamente Figura Comparando os valores de um objeto a uma distância inicial e uma final respectivamente... 40

10 Figura Tela inicial do Gobetwino e a aba Serial port da aba principal Settings Figura Aba Commands, para a criação e configuração de um comando Figura Aba Commands configurada para abrir um Power Point Figura 4.8 Ilustração do IDE, com um trecho do código a ser compilado no microcontrolador Figura Ilustração de um diagrama esquemático que mostra a comunicação com o botão de reset e o upload comum Figura Ilustração da IDE da sobre o trecho do código referente a calibração do sensor de distancia me relação a barreira de segurança Figura Ilustração de um feixe infravermelho saindo do sensor de distância e sendo refletido na barreira de segurança Figura Ilustração sobre o processo de armazenagem dos valores no vetor Figura Ilustração sobre o posicionamento de um objeto em três posições diferentes e a tendência do movimento Figura Ilustração da IDE com o código responsável por analisar os valores armazenados para tendência do movimento Figura Ilustração da IDE sobre o trecho do código na qual o comando é enviado ao computador para avançar ou retroceder slides Figura Ilustração do kit iniciante do Arduino Duemilanove Figura Figura ilustrativa sobre os sensores infravermelhos de distancia. Primeiramente o sensor SHARP GP2Y0A02YK e segundo SHARP GP2D Figura Figura ilustrativa sobre o cabo JST de três pinos para o sensor... 64

11 LISTA DE TABELAS Tabela Especificações Eletrônicas do Sensor Tabela Tabela contendo algumas Keystrokes juntamente com sua sintaxe Tabela Tabela contendo algumas Keystrokes especiais juntamente com sua sintaxe Quadro Quadro referente ao custo do projeto juntamente com a comparação entre o projeto e um produto do mercado... 64

12 RESUMO Neste projeto, é apresentada uma proposta de criação de um dispositivo eletrônico para auxiliar a exposição/apresentação de slides por meio do projetor multimídia. Este dispositivo tem o objetivo de dinamizar a exibição evitando que o apresentador interrompa a explicação para mudar o slide. Para isso, o protótipo construído, utiliza o movimento da mão do apresentador na frente do sensor para avançar ou voltar os slides. Este protótipo conta com um sensor infravermelho de distância, o software gratuito Gobetwino e o microcontrolador Arduino com ATmega328p. Para seu funcionamento, o sensor de distância utiliza um feixe de infravermelho para medir a distância. O software gratuito Gobetwino é responsável pela comunicação entre Arduino e o computador. Por fim, o slide apresentado no computador é avançado ou recuado, dependendo da direção que a mão segue em frente ao sensor. Palavras-Chave:Sensor infravermelho de distância, apresentação de slides.

13 ABSTRACT In this Project is proposing the creation of an electronic device that is capable of assisting people in a datashow presentation. This device has the objective to make the presentation easier to explain because the presenter won t need to stop the presentation to change the slides. For this, the created prototype, use the movement of the presenter s hand in front of a infrared sensor to forward or rewind the current slide. This prototype is composed by a infrared sensor of distance, a software Gobetwino and a microcontroller Arduino with ATmega328p for its perfect operation. The infrared sensor uses a infrared laser to measure the distance. The Gobetwino is responsible for the communication between Arduino and the computer. At the end, the slide shown in computer will be forward ou rewind depending of the direction that the presenter s hand do in front of the sensor.

14 14 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1.1 Motivação e Posicionamento A realização deste projeto possui duas motivações básicas: a primeira se deve à observação de professores durante uma apresentação de slides na aula, na qual, esses fizeram movimentos na tela de projeção, simulando um avançar de slides. Essa observação foi motivadora pelo fato de não ser possível realizar essa função, de passar slides, sem um controle remoto ou um dispositivo que captasse o movimento da mão. A segunda motivação se deve ao fascínio do autor por novas tecnologias, nas quais o usuário não tem em posse algum dispositivo físico para executar uma tarefa. (Ex. Projeto Natal da Microsoft Kinect). Esta forma de apresentar slides elimina a necessidade de o apresentador ter que a todo momento ir até o computador, que é o repositório da apresentação, para avançar ou voltar o slide o que facilita e dinamiza a apresentação em um projeto multimídia (Datashow). Com o intuito de amenizar este problema de deslocamento até o computador para avançar ou retroceder slides, este projeto propõe a construção de um dispositivo eletrônico que faça a leitura do movimento da mão ou de um objeto qualquer em frente ao sensor e informe ao computador se o mesmo deve avançar ou retroceder slides. Neste dispositivo, a leitura do movimento é feita por um sensor infravermelho de distância responsável por lançar um feixe infravermelho. Quando esse feixe é interrompido pela mão do apresentador, ele se reflete no sensor, que mede as várias distâncias do movimento e o programa compilado no Arduino com ATmega328p interpreta a leitura do sensor e envia ao computador, por meio do software gratuito Gobetwino, o comando necessário para avançar/retroceder slides. Este projeto se restringe a mostrar essa solução em forma de protótipo, pois o custo do sensor e do microcontrolador ultrapassa os valores de um controle-remoto que faz a função de avançar ou voltar slides.

15 Visão Geral do Projeto O projeto simula um dispositivo que auxilia na apresentação de slides para exibição em datashow. Na Figura 1.1 é apresentado o dispositivo eletrônico do projeto e o seu posicionamento durante a apresentação. Figura 1.1 Esboço do suporte que serve para alocar os componentes e conectálos. (Fonte: AutoCad, 2011) 1- A parte número um (1), é destinada ao suporte (5 x 9cm) do sensor infravermelho de distância SHARP GP2D A parte número dois (2), é destinada ao suporte (8 x 11cm) do microcontrolador Arduino ATmega328p Duemilanove, na qual este está conectado ao sensor de distância e ao computador. 3- A parte número três (3), é destinada ao suporte da barreira de segurança para a calibração do sistema. Esse suporte é composto por duas placas fixas (2 x 2cm e 2 x 5cm), separadas por 2 mm, permitindo alocar uma folha de papel,. 4- A parte número quatro (4), é destinada ao corredor (15 x 3cm) que liga o suporte do microcontrolador e do sensor à barreira de segurança. 5- A parte número cinco (5), é destinada a um corredor secundário (13 x 2cm) fixado diretamente ao suporte da barreira de segurança que permite alongar o corredor.

16 Objetivos do Tabalho O objetivo geral deste trabalho é apresentar um protótipo de um dispositivo eletrônico, utilizando um sensor infravermelho de distância, que é responsável por transmitir a informação de avançar/retroceder slides ao computador. Este dispositivo utiliza um movimento da mão em frente ao sensor para que este consiga captar se o movimento se aproxima ou se afasta dele. Este procedimento provê as informações necessárias para avançar ou voltar o slide. Para que este dispositivo consiga realizar a leitura do movimento e transmita a informação correta para o computador, é necessário que algumas tarefas sejam executadas: - desenvolver um código, em uma linguagem própria do microcontrolador Arduino com ATmega328p, linguagem Wiring, para que este receba as informações passadas pelo sensor de distância e realize um tratamento dessas informações e passe para o computador o comando correto; - implementar no Arduino um sensor infravermelho de distância, ou seja, conectar o sensor nas portas analógicas do microcontrolador a fim de prover energia e comunicação entre ambos, para a captura do movimento da mão pelo sensor; - calibrar a distância limite de leitura do sensor infravermelho para que apenas os movimentos capturados, entre o sensor e a barreira de segurança, sejam tratados e utilizados no código compilado Arduino; - configurar no software Gobetwino a apresentação que será exibida para que esta receba as informações passadas pelo microcontrolador ao Gobetwino; - executar o software Gobetwino logo após o update do código no microcontrolador e pressionar o botão de reset presente no microcontrolador, para que o Gobetwino faça a leitura da mesma porta serial utilizada pelo Arduino, para que haja conexão do microcontrolador com o computador e a passagem de comandos.

17 Estrutura da Monografia Além deste capítulo composto de introdução e objetivos, esta monografia está estruturada em mais quatro capítulos: Capítulo 2 Apresentação do Problema Neste capítulo é apresentado o contexto do problema, como ele é tratado atualmente, as soluções existentes, e como a proposta aqui apresentada pretende solucionar o problema. Capítulo 3 Referencial Teórico e Tecnológico Neste capítulo é apresentado o referencial teórico e tecnológico que compõe a teoria que embasa o projeto. Inicialmente, são descritos os sensores de modo geral. Em seguida, apresenta-se uma visão geral sobre o microcontrolador Arduino com ATmega328p e sobre o software gratuito Gobetwino. Capítulo 4 Modelo Proposto Este capítulo trata do desenvolvimento e a visão do projeto, bem como especifica as questões de hardware e software em uma explicação detalhada bem como a forma de funcionamento. Capítulo 5 Análise do Modelo Proposto Este capítulo trata especificamente da aplicação, da descrição e dos resultados do protótipo do projeto. Capítulo 6 Conclusão Este capítulo trata especificamente do final do projeto com suas conclusões e apresentação de propostas para projetos futuros.

18 18 CAPÍTULO 2 CENÁRIO ATUAL 2.1 Contexto Geral do Problema Constantemente, empresas, faculdades e escolas utilizam apresentações em slides para transmitir as informações desejadas para seus ouvintes. Com a constante necessidade de técnicas e tecnologias para dinamizar e sofisticar as apresentações de slides, visando um aumento na interação com o público alvo, surgem inúmeras tecnologias. Nos ambientes corporativos, as empresas utilizam apresentações em slides para vender seus produtos e idéias. Como os executivos precisam convencer seus clientes a comprarem seus produtos, as apresentações em slides de forma dinâmica provêem bons resultados, tendo em vista que mantém os clientes atentos. Já no ambiente acadêmico, as apresentações em slides permitem que o professor utilize informações sucintas para explicar aos alunos a matéria ministrada. Um dos problemas verificados no processo de apresentação de slides é que em muitos casos, o computador que é utilizado para executar os slides não está próximo do local onde a projeção dos mesmos se encontra. Outro problema é o fato de o apresentador ter de interromper a apresentação a todo instante que for mudar de slides. Este processo de mudança de slide prejudica muito o andamento da apresentação, ocasionando quebra do raciocínio dos ouvintes e pouco dinamismo da apresentação. Buscando minimizar esse tipo de problema, este projeto apresenta um protótipo que tem como base um microcontrolador Arduino com ATmega328p, acoplado a ele um sensor infravermelho de distância, e a conexão microcontrolador e computador é via USB. O protótipo construído deve ficar próximo ao apresentador, que para acioná-lo deve passar a mão no espaço delimitado pelo protótipo na direção correta para avançar ou voltar slides, que o sistema criado se encarrega de mudar o slide.

19 Tecnologias Existentes Os chamados passadores de slides, ou sliders, são aparelhos utilizados para passar os slides sem a necessidade de o apresentador ir ao computador e apertar um botão do teclado para que a apresentação mude de slide. Hoje no mercado, existem produtos prontos que fazem a função de passadores de slides. Este projeto busca utilizar um sensor de distância infravermelho no protótipo para realizar essa função. Para exemplificar produtos existentes, são mencionados dois produtos de diferentes fabricantes que atendem ao problema apresentado. A Logitech é uma empresa que foi fundada em 1981 em Apples, Suiça. Ela é uma empresa focada no desenvolvimento de periféricos. Um dos produtos da Logitech é o Logitech Professional Presenter R800, figura 2.1. Este produto tem a função de um slider e é do tipo plug and play e sem fio, na qual um dispositivo USB é acoplado a uma das entradas USB do computador para fazer a conexão do controle remoto, que fica com o apresentador. Por meio desse controle é possível avançar ou voltar os slides. Figura 2.1 Aparelho Logitech Professional Presenter R800 (Fonte: <http://www.logitech.com/en-us/mice-pointers/presentation-remote/devices/5873>)

20 20 A empresa DekCell é uma empresa que trabalha com componentes eletrônicos, dentre eles, computadores, laptops, câmeras e dispositivos de computadores. Um dos produtos que satisfaz o problema apresentado neste projeto é o RF Wireless Laser Pointer Presentation Device, figura 2.2. Esse dispositivo trabalha com a conexão sem fio, plug-and-play, na qual um dispositivo USB é acoplado a uma das entradas USB para fazer a conexão do controle remoto, que fica com o apresentador, com o computador. Figura 2.2 Aparelho RF Wireless Laser Pointer Presentation Device (Fonte: <http://www.dekcell.com/product-image.php?pid=3518&img=cpa-1384-black.jpg>) Apesar de no mercado já existirem produtos que possuem a função de um slider, este projeto tem por objetivo criar um protótipo que serve para o mesmo propósito. Um outro aspecto negativo é com relação ao preço, já que para a construção deste protótipo são necessárias peças caras e o custo de produção deste projeto é bem mais alto do que dos outros dispositivos. Outra questão é com relação à estrutura de conexão do dispositivo, isto que esse protótipo é composto de vários componentes que são conectados de forma cabeada, além da plataforma que é criada para apoiar o dispositivo. No entanto, este projeto permite que o protótipo também seja utilizado por pessoas que possuam alguma deficiência física, que impossibilite o manuseio desses aparelhos existentes no mercado. Por se tratar de um sensor infravermelho de distância acoplado ao microcontrolador, bastaria que um objeto, de preferência com um alto índice de reflexão e de baixo índice de refração, se colocasse em frente ao sensor e fizesse um movimento, prédeterminado, para que o dispositivo entendesse se ele deve avançar ou voltar slides.

21 21 CAPÍTULO 3 REFERENCIAL TEÓRICO E TECNOLÓGICO Para que o protótipo proposto pelo projeto alcance o objetivo de um dispositivo eletrônico que avance ou volte slides pelo movimento da mão, alguns métodos, softwares e ferramentas são necessários. Para a composição do dispositivo, é necessário um sensor de distância, especificamente um sensor infravermelho de distância, uma linguagem de programação para microcontrolador Wiring, um microcontrolador, conexão USB e o software gratuito Gobetwino. A razão pela qual esses dispositivos foram escolhidos está diretamente relacionada ao custo e à conexão entre todos os dispositivos necessários para perfeito funcionamento do projeto. 3.1 Sensor Sensor é um termo utilizado para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente que pode ser luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre grandeza que precisa ser medida, como temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc. (THOMAZINI). O sinal de saída de um sensor deve ser manipulado antes de sua leitura no sistema de controle. Isto geralmente é realizado com um circuito de interface para produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador (THOMAZINI).

22 Sensores Ópticos Sensores ópticos são componentes eletrônicos de sinalização e comando que executam detecção de qualquer material sem que haja contato mecânico entre eles. O princípio de funcionamento do sensor óptico baseia-se na existência de um emissor e de um receptor. A luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com a intensidade suficiente para fazer com que o sensor comute sua saída (THOMAZINI). O sinal de luz gerado pelo emissor do senso óptico é modulado numa frequência, ou seja, o emissor gera um sinal com um certo número de lampejos por segundo. O receptor do sinal do sensor é acoplado a um filtro que somente considera sinais com a mesma frequência do emissor, essa característica é empregada no sensor óptico para minimizar os efeitos de possíveis interferências causadas por outras fontes luminosas que não o emissor (THOMAZINI) Sensor Óptico por Retrorreflexão Nesse tipo de sensor, o emissor e o receptor estão montados no mesmo corpo. Um feixe de luz é estabelecido entre o emissor e o receptor por intermédio do refletor. O sensor é ativado quando o objeto interrompe o feixe de luz. O objeto detectado pode deixar passar uma baixa intensidade luminosa desde que o limiar de detecção seja atingido. Ele também pode refletir a luz de maneira direta ou difusa, desde que não seja detectada pelo receptor do sensor com intensidade suficiente para acioná-lo. Por esta razão, objetos muito transparentes, claros ou brilhantes podem eventualmente não ser detectados por esse tipo de sensor. Caso ocorra uma falha no emissor, o sensor talvez faça uma interpretação de que o objeto está presente (THOMAZINI). A figura 3.1 mostra um exemplo do funcionamento de um sensor óptico por retrorreflexão, na qual é o mesmo princípio utilizada neste projeto.

23 23 Emissor Emissor Receptor Receptor Sem objeto Refletor Com objeto Refletor Figura 3.1 Figura sobre Sensor Óptico por Retrorreflexão (Fonte: Adaptação THOMAZINI, Visio 2011) Sensor Infravermelho de Distância SHARP GP2D120 O sensor SHARP GP2D120 é o sensor escolhido para compor o dispositivo eletrônico mencionado nesta monografia. O GP2D120 mede a distância lançando um feixe de luz infravermelha em um alvo e captando a reflexão com um fotodiodo infravermelho, presente no receptor, que converte a luz que entra em uma variação de tensão. O detector então reporta a posição do ponto para o processador na qual determina a distância ou a altura. O tipo de detector utilizado no projeto é o Position Sensitive Detector (PSD) (FRAUENFELDER). A figura 3.2 mostra o método de triangulação que ocorre quando o emissor do sensor de distância envia um feixe de luz, esse feixe é refletido e é recebido pelo receptor. Figura Sensor de Distância com feixe refletido (Fonte: ca_-_aplicacoes_e_funcionamento_de_sensores.pdf)

24 24 PSD é um tipo especial de fotodetector analógico. Os sensores de triangulação tipo PSD usam correntes elétricas como informações de saída em cada terminal. Na figura 3.3 mostra o PSD composto pelos terminais X1 e X2, por onde saem as correntes e por uma área ativa (Active Detector Area) que receberá o posição do ponto luminoso e passará para um processador. A corrente total de cada terminal é proporcional a posição do ponto no detector. Se o ponto estiver no meio do detector o valor da corrente nos terminais serão iguais. Se o ponto sair do centro, as saídas dos terminais também mudarão e a posição do ponto poderá ser calculada por essa mudança. O valor transmitido ao microcontrolador é fornecido em volts (V) pelo sensor, na qual, o microcontrolador utiliza um conversor AD para converter o sinal analógico em digital (SENSORS TRIANGULATION /ANDERSON). Figura 3.3 Área ativa (Active Detector Area) que receberá o posição do ponto luminoso e passará para um processador. (Fonte: Para este projeto, o valor da distância não é considerado no cálculo projetado para o microcontrolador. A razão disso é pelo fato de existir uma relação entre a distância e a tensão. Como a tensão varia de acordo com a distância, é possível utilizar o valor da tensão para saber se objeto está se aproximando do sensor ou se afastando. A figura 3.4 é composta por duas imagens do sensor. Na primeira se encontram o emissor e receptor e na segunda a parte de trás do sensor.

25 25 Figura 3.4 Sensor SHARP GP2D120 (Fonte: Na figura 3.5, encontra-se o diagrama de blocos do sensor SHARP GP2D120. Este diagrama mostra de forma generalizada os componentes internos do sensor. Na figura 3.6 se encontram as dimensões físicas do sensor. Figura 3.5 Diagrama de blocos do sensor. (Fonte: DATASHEET)

26 26 Figura 3.6 Dimensões do sensor. (Fonte: DATASHEET). Na figura 3.7, encontra-se a configurações de pinos do GP2D120. O pino1 é o pino responsável pela saída analógica do sinal processado, ou seja, após a captura do sinal, é função do pino1 transmitir a informação capturada. O pino2 é o pino que exerce a função de terra. O pino3 é o pino responsável pelo abastecimento de energia do sensor. (DATASHEET) Figura 3.7 Pinos de conexão do sensor. ( Fonte: DATASHEET)

27 27 O sensor SHARP GP2D120 opera, geralmente, a uma tensão de VCC=5 volts, podendo esta, sofrer variações e a uma tensão de saída que varia de (-0.3 volts até 0,3 + VCC). A tabela 3.1 possui as especificações eletrônicas desse sensor de forma mais detalhada, mostrando as classificações absolutas máximas e tensão operacional necessária para o funcionamento do sensor. Tabela 3.1 Especificações eletrônicas do sensor (Fonte: DATASHEET). ELECTRICAL SPECIFICATIONS Absolute Maximum Ratings Ta = 25 C, V = 5 VDC PARAMETER SYMBOL RATING UNIT Tensão de Alimentação VCC -0.3 to +7 V Tensão de Saída VO -0.3 to (VCC +0.3) V Temperatura Operacional Topr -10 to +60 C Temperatura Armazenada Tstg -40 to +70 C Tensão de Alimentação Operacional VCC 4.5 to 5.5 V O sensor SHARP GP2D120 trabalha com uma faixa de distância que se estende de 4 a 30 cm, na qual, quando seu pico de tensão de saída se encontra em distâncias menores ele decresce, em uma curva, a medida em o objeto refletido se afasta do sensor. Na figura 3.8, encontra-se um gráfico que mostra a relação entre a tensão de saída que é fornecida e a distância. Neste gráfico também existe um comparativo quanto ao tipo de objeto que foi refletido pelo feixe infravermelho, se é um objeto cinza ou branco. Neste gráfico fica evidente o aumento de tensão de saída nas primeiras distâncias, ou seja, quanto mais próximo do sensor, maior é a sua tensão de saída (DATASHEET).

28 28 Figura 3.8 Relação da tensão de saída pela distância. (Fonte: DATASHEET). Também é possível verificar, na figura 3.8, que o comportamento da curva equivalente a relação direta da tensão de saída e a distância possui um formato exponencial. Esse comportamento dificulta a forma de calcular uma distância exata, entretanto a utilização de uma aproximação linear resolveria essa questão.

29 Microcontroladores A função do microcontrolador, neste projeto, consiste em receber as informações lidas pelo sensor infravermelho de distância, tratar essas informações com o código programado e transmitir o comando correto ao computador. Um microcontrolador, tipicamente, já possui um aglomerado de dispositivos eletrônicos em um único chip. Esses dispositivos são um microprocessador, que consiste na Unidade Central de Processamento, a memória ROM (Read Only Memory) e a memória RAM (Randon Access Memory) (NICOLOSI, 2004) Microcontrolador ATmega328P O ATmega328P é um microcontrolador de 8 bits de baixa potência que é desenvolvido pela empresa ATMEL. Este microcontrolador de arquitetura RISC trabalha a uma freqüência de 16MHz. Este microcontrolador possui as memórias Flash, EEPROM e RAM. O ATmega328P possui 32K Bytes de memória Flash, 1k Byte de memória EEPROM e 2k bytes de RAM. Ele também é composto por catorze portas digitais e seis portas analógicas (ATMEL, 2011).

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